مقالة منهجية

تثبيت قطع عظم الفخذ مع تثبيت الصفائح في Ambystoma mexicanum

1.3K مشاهدة

⸱

DOI:

10.3791/66648

⸱

أبريل 12, 2024

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Research Institute of Molecular Pathology, 2Julius Wolff Institute for Biomechanics and Musculoskeletal Regeneration, Berlin Institute of Health at Charité - Universitätsmedizin Berlin, 3Berlin Institute of Health Centre for Regenerative Therapies, Berlin Institute of Health at Charité - Universitätsmedizin Berlin

في هذه المقالة

ملخص

يتم تقديم بروتوكول لجراحة قطع عظم الفخذ مع استخدام تثبيت اللوحة الداخلية في قنافذ البحر الناضجة. يمكن استخدام الإجراء لإجراء دراسات مقارنة حول تجديد الأطراف والتئام الكسور في البرمائيات المائية.

الملخص

قنفذ البحر (Ambystoma mexicanum) هو كائن نموذجي واعد للطب التجديدي بسبب قدرته الرائعة على تجديد الأعضاء المفقودة أو التالفة ، بما في ذلك الأطراف والدماغ والقلب والذيل وغيرها. تسلط الدراسات التي أجريت على قنفذ البحر الضوء على المسارات الخلوية والجزيئية التي تحكم تنشيط السلف واستعادة الأنسجة بعد الإصابة. يمكن تطبيق هذه المعرفة لتسهيل التئام الإصابات غير الكفؤة للتجديد ، مثل عدم اتحاد العظام. في البروتوكول الحالي ، يتم وصف تثبيت عظم الفخذ باستخدام نظام تثبيت لوحة داخلي. تم تكييف الإجراء للاستخدام في المائية (axolotl ، Ambystoma mexicanum). تم استخدام قنافذ البحر ≥ 20 سم من الخطم إلى الذيل مع عظم الفخذ المتحجر بالكامل بحجم الماوس ، وتم إيلاء اهتمام خاص لوضع اللوحة وتثبيتها ، وكذلك لرعاية ما بعد الجراحة. تسمح هذه التقنية الجراحية بتثبيت العظام بشكل موحد ومستقر ويمكن أن تكون مفيدة للمقارنة المباشرة مع تجديد أطراف axolotl والدراسات المماثلة لشفاء العظام عبر البرمائيات والثدييات.

المقدمة

يعد قنفذ البحر (Ambystoma mexicanum) نموذجا مهما لتجديد الأعضاء ، بما في ذلك الذيل والحبل الشوكي والدماغ والقلب والخياشيم والأطراف1،2،3،4،5. كشفت الدراسات التفصيلية لتجديد أطراف قنفذ البحر عن آليات عدم تمايز الخلايا وتشكيل تجمع الخلايا الجذعية ، blastema، في موقع البتر. نظرا لقدرة الخلايا الأرومية على إعادة بناء جميع أجزاء الأطراف المفقودة ، بما في ذلك الهيكل العظميالمنقوش 6,7 ، يبدو أن قنفذ البحر كائن نموذجي جذاب لدراسات شفاء العظام. في الآونة الأخيرة ، ركزت العديد من الدراسات بشكل أكبر على بيولوجيا العظام في axolotls ، واصفة مورفولوجيا الهيكل العظمي ، والتكوين الخلوي ، وديناميكيات التعظم.

وجد في الثدييات أن عملية التئام العظام في العظام الطويلة تحدث عن طريق التعظم داخل الغضروف وتتكون من عدة مراحل: ورم دموي ، وأنسجة حبيبية ، وتشكيل الكالس الناعم ، وتعظم الكالس إلى الكالس الصلب والعظام المنسوجة ، وإعادة تشكيل العظام8. أظهرت دراسة حديثة أنه يمكن ملاحظة مراحل مماثلة في شفاء عظم إبسولوتل9.

حتى الآن ، تمت دراسة كسور axolotl في نظام غير مستقر ، حيث يتم قطع العظام ببساطة بمقص استئصال القزحية. تم إنشاء الكسور الكبيرة في zeugopod ، حيث يتم إجراء قطع العظم على إحدى العظام ، في حين أن الآخر بمثابة دعم10,11. في المقابل ، تتم دراسة الكسور بشكل روتيني في الثدييات ، بما في ذلك الجرذان والفئران ، باستخدام أنظمة تثبيت موثوقة ، مثل دبوس داخل النخاع وألواح محاذاة العظام ، للتحكم في حجم الكسر وضمان محاذاة العظام.

وبالتالي ، تهدف الطريقة إلى ضمان تثبيت مستقر وموحد لعظم الفخذ قبل قطع العظم. من أجل جعل دراسات axolotl أكثر قابلية للمقارنة مع الثدييات ، بما في ذلك الفئران والبشر ، تم النظر في تثبيت دبوس داخل النخاع12 ، ومثبت الصفيحة الخارجية13،14 ، وتثبيت لوحة محاذاة العظام الداخلية15،16،17. وقد تبين أن هذا الأخير يضمن التثبيت المناسب للعظام ويسمح بإنشاء فجوة بحجم معين باستخدام قطع أو قطعتين بمنشار Gigly بقطر معين. نظرا لأن قنافذ البحر تمثل اليرقات المائية ل Ambystoma mexicanum ، فقد يكون المثبت الخارجي قد تسبب في مضاعفات ما بعد الجراحة بسبب الجرح المفتوح والتلامس مع الماء. نظرا لأن قنافذ البحر لا تطور مراكز تعظم ثانوية حتى وقت متأخر جدا من تطورها (20 عاما18) ، وبالتالي قد لا يتم منع الظفر القياسي داخل النخاع المستخدم في الفئران من ثقب المشاش ، فقد تم اتخاذ قرار بتطبيق طريقة تثبيت الصفائح الداخلية على قنافذ البحر الكبيرة. في قنافذ البحر الكبيرة ، يشبه حجم عظم الفخذ ودرجة التعظم حجم الفأر البالغ ، مما يسمح بقطع العظم في منتصف الحجاب مع تثبيت صفيحة التيتانيوم1.

يحدد حجم فجوة الكسر إلى حد كبير ديناميكيات الشفاء والنتيجة. على سبيل المثال ، في الفأر ، تلتئم الكسور المستقرة 0.25 مم في الغالب من خلال التعظم داخل الغشاء بسبب صغر حجمها واستقرارها الصلب. يشفى كسر 0.7 مم عن طريق التعظم داخل الغضروف ، مع تشكيل الكالس الغضروفي حول الكسر ؛ العيوب الكبيرة ، مثل العيوب الحرجة 3.5 مم لا تلتئم تماما ، وبالتالي يتم استخدامها لنمذجة كسر العظام غير الاتحاد16. في هذه الدراسة ، تم إنشاء بروتوكول تثبيت الصفيحة لعظم الفخذ قبل قطع العظم باستخدام مثال فجوة كسر 0.7 مم مع الهدف النهائي المتمثل في مقارنة شفاء عظم إبسولوتل بشفاء الفأر9.

بعد قطع العظم ، خضعت الكسور لعملية التعظم داخل الغضروف ، وإن كانت أبطأ من الفئران ، ربما بسبب نمط الحياة المائية ل axolotls ومعدلات انقسام الخلايا الأبطأ. في الطريقة المعروضة هنا ، يتم عرض قطع العظم بفجوة 0.7 مم مع تثبيت لوحة صلبة ؛ ومع ذلك ، من المحتمل أن تكون أحجام الفجوات الأخرى والمثبتات شبه المرنة ، وكذلك الألواح من مواد مختلفة ممكنة. بشكل عام ، يمكن استخدام الطريقة المعروضة هنا لتثبيت العظام القياسي وستكون مفيدة للدراسات التي تقارن تجديد أطراف قنفذ البحر بشفاء العظام أو دراسة التئام العظام في قنافذ البحر في ظل ظروف مختلفة لضمان تثبيت الكسر الموحد.

البروتوكول

تم تنفيذ الإجراء التالي بموافقة قاضي فيينا (GZ: MA 58-65248-2021-26). 5-8 سنوات ، ≥ 20 سم من طرف الخطم إلى الذيل (الخطم إلى طرف الذيل) تم استخدام قنافذ البحر الطويلة (Ambystoma mexicanum) لجراحة الكسور وبتر الأطراف. تم استخدام كل من الذكور والإناث في العمليات الجراحية. تم تربية Axolotls في معهد أبحاث مرفق علم الأمراض الجزيئي. تمت إدارة الألم وخطر العدوى باستخدام المسكنات والمضادات الحيوية المناسبة لضمان نتيجة ناجحة. يتم سرد الكواشف والمعدات المستخدمة للدراسة في جدول المواد.

1. إعداد

  1. استحم في محلول بنزوكائين 0.03٪ لمدة 15-20 دقيقة حتى يتم الوصول إلى التخدير الكامل ولا توجد حركة انعكاسية عند ملامسة الأطراف للملاقط.
  2. ضع مع الجانب البطني لأسفل على مناشف ورقية مبللة مبللة بمحلول البنزوكائين بنسبة 0.03٪ وقم بتغطيته بمناشف ورقية مبللة بالبنزوكائين. جلد المائية ، مثل قنافذ البحر ، حساس للجفاف ، وبالتالي ، من الضروري تغطية سطح الجسم لمنع الجفاف وضمان التنفس الجلدي (الجلد).
  3. قم بتمديد الطرف الخلفي ليتم تشغيله باستخدام ملقط حلقي. لا تستخدم كواشف التطهير ، مثل الإيثانول ، لأن جلد قنفذ البحر حساس للمواد الكيميائية ويسهل تهيجه. بدلا من ذلك ، استخدم 0.7x PBS (A-PBS) مع 50 وحدة / مل من البنسلين و 20 ميكروغرام / مل من الستربتومايسين لتنظيف الطرف وبعد ذلك لري العظام عند النشر.
    ملاحظة: العدوى بشكل عام ليست مصدر قلق للعمليات الجراحية التي يتم إجراؤها على قنافذ البحر. ومع ذلك ، نظرا للطبيعة المائية لهذه والخيوط الموضوعة على سطح الجلد ، نوصي باستخدام المضادات الحيوية لمنع أي تلوث في موقع الجراحة.

2. الجراحة

ملاحظة: تعقيم جميع الأدوات الجراحية. طرق التعقيم الشائعة مثل التعقيم الحراري والتعقيم والغسيل بنسبة 70٪ من الإيثانول ، تليها إزالة شاملة لبقايا الكحول ، مناسبة لهذا الغرض. إذا كنت تعمل على متعددة ، فقم بتعقيم الأدوات بينهما باستخدام معقم حبة ساخنة أو 70٪ إيثانول.

  1. قم بعمل شق طولي جانبي (1.5-2 سم) بمشرط فوق عظم الفخذ يمتد على الفخذ بالكامل في الطرف الخلفي العلوي. من أجل القيام بذلك ، جس العظم قبل قطع الجلد.
  2. قم بإزاحة العضلات والأعصاب بعناية من موقع الجراحة دون قطع. استخدم ملقط منحني للقيام بذلك بكفاءة.
  3. ضع ملقط منحني برفق تحت عظم الفخذ لفضحه للجراحة.
  4. ضع لوحة تثبيت صلبة مقاس 7.75 مم ذات 4 ثقوب جنبا إلى جنب مع عظم الفخذ ، وتجنب لمس المفاصل ، وقم بتثبيتها في وضع محاذاة بالملقط.
  5. استخدم أربعة مسامير من التيتانيوم مقاس 2 مم لربط العظم باللوحة.
    ملاحظة: تتميز البراغي المستخدمة في هذا البروتوكول بتصميم معقد وتتكون من 4 أجزاء: الجزء الرئيسي (سيتم تثبيته في العظم) ، ورأس المسمار (يسمح بإزالة البراغي واللوحة باستخدام مفتاح الربط المربع) ، والرقبة الأضيق (تستخدم كنقطة كسر بمجرد شد المسمار في العظم) ومقبض لولبي (يستخدم للربط بمفك البراغي وجهاز توجيه المنشار).
  6. ترتيب مرفق المسمار مهم. ابدأ بالبراغي الداخلية أولا ، ثم المسمارين الخارجيين لضمان محاذاة اللوحة مع محور العظام. استخدم مثقابا يدويا لإنشاء الثقب الأول في العظم لسهولة إدخال المسمار ، متبوعا بوضع المسمار 1. حفر في منتصف محيط العظام لتجنب أرق العظام على جانب واحد ، مما قد يؤدي إلى كسر العظام التلقائي. استخدم الري مع 0.7x PBS + 1٪ قلم / بكتيريا أثناء الحفر. لا تقطع مقبض المسمار (المسمار)الأول (اختياري: 1 و 2).
  7. ضع جهاز توجيه المنشار على المسمار (المسمار)الأول (اختياري : 1و 2الثاني ) وقم بمحاذاته مع العظم والصفيحة.
    ملاحظة: في هذا البروتوكول ، يتم توفير لوحة ومسامير وجهاز توجيه منشار ومنشار من قبل نفس الشركة المصنعة وتحسينها لتناسب بعضها البعض. يمكن أن يأتي جهاز توجيه المنشار بأحجام مختلفة ليكون متوافقا مع الألواح وأحجام المنشار المختلفة.
  8. استخدم جهاز توجيه المنشار لحفر وإدخال بقية البراغي. تأكد من محاذاة اللوحة مع العظم. قطع مقابض البراغي.
  9. ضع قطعة من الفيلم البلاستيكي (6-7 مم × 4-5 سم) ، معقمة بالمسح بنسبة 70٪ من الإيثانول ثم تعقيمها أو تعقيمها بالحرارة (140 درجة مئوية لمدة 4 ساعات) ، تحت عظم الفخذ لمنع تلف الأنسجة الرخوة أثناء عملية قطع العظم.
    ملاحظة: لهذا الغرض ، يمكن استخدام قطعة من الفيلم البلاستيكي ، وقطع كيس للتعقيم الحراري.
  10. ضع منشار سلك Gigly بين العظام وفيلم الحماية.
  11. قطع العظام باستخدام منشار سلك Gigly مقاس 0.66 مم ، مما أدى إلى قطع واحد 0.7 مم في عظم الفخذ. استخدم الري المستمر مع 0.7x PBS + 1٪ قلم / بكتيريا أثناء النشر لتقليل تلف الأنسجة والاحتكاك.
  12. قم بإزالة المنشار ودليل المنشار واستخدم مفك البراغي لكسر المقابض اللولبية من البراغي.
  13. قم بإزالة طبقة الحماية ، وقم بري موقع الجراحة باستخدام 0.7x PBS + 1٪ قلم / بكتيريا العقدية.
  14. قم بتغطية الجزء العلوي من اللوحة والبراغي بشمع نحل العظام المعقم لحماية الجلد والعضلات من تهيج حواف البراغي.
  15. ضع العضلات والجلد فوق شمع نحل العظام.
  16. أغلق موقع الشق بخيط صناعي 7.0 (بولي بروبيلين / بولي إيثيلين) باستخدام غرز بسيطة متقطعة. يستخدم الخيط الصناعي لتقليل التلوث بالبكتيريا والفطريات المنقولة بالماء.

3. إدارة ما بعد الجراحة

  1. لإيقاظ ، ضعه في خزان به ماء بركة اصطناعي عذب ، مكمل ب 50 وحدة / مل من البنسلين ، و 20 ميكروغرام / مل من الستربتومايسين ، وبوتورفانول (0.5 مجم / لتر ماء).
  2. مراقبة لبدء تحريك الخياشيم ، واتخاذ الخطوات ، والسباحة - عادة في غضون 1 ساعة بعد الجراحة.
  3. احتفظ بالحيوان لمدة 3 أيام في ماء البركة الاصطناعي مع 50 وحدة / مل من البنسلين و 20 ميكروغرام / مل من الستربتومايسين قبل إعادته إلى الخزان القابض. لضمان التسكين، يضاف بوتورفانول (0.5 ملغ/لتر ماء).
  4. تأكد من بقاء الغرز في مكانها وحدوث التئام الجروح بشكل صحيح.

النتائج

تستغرق العملية الجراحية الموصوفة هنا (الشكل 1) ما بين 20 دقيقة و 30 دقيقة وتتطلب جراحا ومساعدا. اختياريا ، استخدم مجهر تشريح مجهر أو نظام عدسة مكبرة.

figure-results-1
الشكل 1: مخططات الإجراء الجراحي والإعداد التجريبي. (أ) ينكشف عظم الفخذ عن طريق تشريح الجلد وسحب العضلات بعيدا عن مجال الجراحة. (ب) صفيحة من التيتانيوم محاذاة لعظم الفخذ. (ج) يتم إنشاء الثقب الداخلي 1باستخدام مثقاب يدوي. (د) يوضع برغيفي الفتحة 1. (ه) يتم إدخال المنشار ودليل الحفر وتثبيته بمقبض المسمار 1. (F) يتم توصيل بقية البراغي بالترتيب المشار إليه. (ز) تتم إزالة المنشار ودليل الحفر بعناية ، ويتم قطع مقابض البراغي أثناء تدوير مفك البراغي بسبب الصلابة العالية للعظم مقارنة بعنق المسمار. (ح) توضع رقائق الأمان ومنشار Gigly تحت العظم. (ط) يتم إجراء قطع العظم تحت الري المستمر لموقع القطع. (ي) تغطى الرؤوس اللولبية بشمع نحل العظام المعقم قبل استبدال العضلات وإغلاق الجلد بالغرز. (D ، E ، F): تشير الأرقام إلى التسلسل الذي يتم فيه حفر الثقوب ووضع البراغي. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

يجب إيلاء اهتمام خاص لمحاذاة الصفيحة إلى العظم وخطوات ربط اللوحة (الشكل 2). يؤدي التباين في عمر قنفذ البحر إلى اختلافات طفيفة في حجم عظم الفخذ وشكله ودرجة التعظم. وبالتالي ، في بعض الحالات ، كان من الصعب العثور على موضع جيد للوحة لضمان مساحة كافية لربط المسمار. في المجموع ، لوحظ فشل التثبيت في 23.5 ٪ من ، والتي يمكن أن تكون نتيجة لعظام متحجرة أضيق أو أقل في الأصغر سنا (الشكل 3). أدى فشل التثبيت إلى اختلال محاذاة العظم العظمي. كان هذا قابلا للاكتشاف من خلال وجود مسامير منفصلة ، أو إزاحة شظايا العظام مع اختلال المحاذاة من محور العظم >20 درجة ، أو إزاحة جانبية واضحة. في حين يمكن ملاحظة الأول عند حصاد العينات ، قد لا يكون الآخرون واضحين حتى يتم إجراء تحليل التصوير المقطعي الدقيق. بينما في الأطراف المحاذية بشكل صحيح ، كان النسيج الحبيبي موجودا في فجوة الكسر بعد 3 أسابيع من الجراحة ، في العينات المنحرفة ، بدا أكبر بكثير ، ربما في محاولة لتثبيت العظام.

figure-results-2
الشكل 2: نظرة عامة على الإجراء الجراحي الناتج مع قطع عظم الطرف الخلفي الأيسر. (أ) يتم عرض الخطوات الرئيسية للجراحة: التعرض لعظم الفخذ ، المحاذاة الصحيحة للوحة التيتانيوم ، باستخدام دليل المنشار لإنشاء ثقوب في العظام باستخدام المثقاب اليدوي وتطبيق البراغي ، باستخدام فيلم واقية ودليل المنشار (السهم الأصفر) لقطع العظم ، كسر عظم الفخذ 0.7 مم (سهم أبيض) ، يغطي رؤوس المسمار بشمع نحل عظمي معقم (سهم أرجواني) والنتيجة النهائية بطرف مغلق. ب: بعد الجراحة. يشير السهم إلى الطرف الخلفي الأيسر ، حيث تم إجراء جراحة قطع العظم. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

أدى استخدام شمع نحل العظام المعقم قبل خياطة الجلد (الشكل 2) إلى تقليل إعادة فتح الجلد بعد العملية الجراحية فوق لوحة التثبيت. ظل الطرف يعمل ويمكن استخدامه للوقوف والمشي بعد فترة وجيزة من إزالة التخدير.

figure-results-3
الشكل 3: النتائج التمثيلية لقطع العظم الثابت بصفيحة إبسولوتل. (أ) التصوير المقطعي المحوسب لعظم الفخذ السليم والمكسور. لاحظ وجود فجوة في العظام بعد 3 أسابيع من الكسر. أظهر 23.5٪ من الأطراف تثبيتا فاشلا ، مما أدى إلى اختلال محاذاة العظام. في العينات المثبتة ، يتشكل الكالس الصلب في 6-9 أشهر بعد الكسر. (ب) Safranin O / تلطيخ أخضر فاتح لعظم الفخذ السليم والمكسور. لاحظ وجود فجوة مع النسيج الحبيبي في العظام بعد 3 أسابيع من الكسر. في 6 أشهر بعد الكسر ، يتكون الكالس الصلب من العظام والغضاريف المنسوجة. قضبان المقياس: 1 مم. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

سمح التصوير المقطعي المحوسب والتحليل النسيجي (Safranin O / Light Green Staining) بتصور موضع شظايا العظام وحجم فجوة الكسر ، بالإضافة إلى حالة التئام العظام. تم الحصول على بيانات MicroCT بدقة اسمية تبلغ 10.05 ميكرومتر في ماسح ضوئي للعينات متاح تجاريا وتحليلها باستخدام برنامج متوافق (انظر جدول المواد) كما هو موضح في Polikarpova et al.9. على عكس الثدييات ، حيث يتم إغلاق الكسر من نفس الحجم (0.7 مم) مع الكالس الغضروفي والعظمي بعد 3-5 أسابيع من الجراحة ، لم يلاحظ الكالس بعد 3 أسابيع من الجراحة في axolotl. عادة ، كان الكالس الغضروفي مرئيا في 3 أشهر بعد الجراحة9 ، والكالس العظمي المتحجر - في 6 أشهر بعد الجراحة (الشكل 3).

المناقشة

تسمح الطريقة الموصوفة حاليا لتثبيت صفيحة عظم الفخذ وقطع العظم بتطبيقه في المائية ، مثل Ambystoma mexicanum (axolotl). تم استخدام هذه الطريقة الجراحية مؤخرا لمقارنة التئام الكسور وتجديد الأطراف في قنافذ البحر بشفاء الكسور في الفئران9. كما هو الحال في الفئران ، يمكن توصيل لوحة تثبيت ذات 4 ثقوب بالعظم بمسامير ذاتية الكسر ، ويمكن استخدام منشار Gigly لإنشاء كسر بحجم موحد15. يسهل تثبيت اللوحة الاحتفاظ بحجم الفجوة ويضمن محاذاة شظايا العظام. تم تحسين طريقة التسكين أيضا من خلال تنفيذ الاستحمام بوتورفانول لأنه أقل توغلا (مقارنة بحقن البوبرينورفين) ، والذي لم يتم الإبلاغ عن تأثيره على شفاء العظام (كما هو الحال مع كاربروفين). ومع ذلك ، نظرا لأنه لا يعرف سوى القليل عن إدارة الألم في البرمائيات بشكل عام وألم ما بعد الجراحة على وجه التحديد ، يمكن اقتراح استخدام العلاج التحليلي الوقائي كتحسين إضافي للإجراء. هنا ، يمكن اعتبار تكييف البروتوكولات المستخدمة في أنواع البرمائيات الأخرى19. لمزيد من التقييم الموضوعي للحالة الصحية للحيوان بعد الجراحة ، يوصى بتنفيذ وتطبيق أوراق درجات محددة لتعريف التدخل ونقاط النهاية البشرية.

على عكس الطريقة الموصوفة للفأر16 ، يتم استخدام فيلم بلاستيكي لحماية الأنسجة الكامنة قبل قطع العظم. أيضا ، نظرا للطبيعة المائية وعضلات الأطراف الأقل وضوحا ، تطلبت قنافذ البحر رقعة حماية من شمع العسل أعلى اللوحة والبراغي ، بالإضافة إلى إيلاء اهتمام خاص لاستخدام غرز الجلد الاصطناعية ، حيث تم جمع الأغشية الحيوية على الغرز القابلة للامتصاص (polyglactin 910-based). يستخدم البنسلين والستربتومايسين كجزء من العلاج بعد العملية الجراحية لمنع تلوث الجروح والخياطة.

تم تحسين الطريقة ل 5-8 سنوات ، ≥20 سم من الخطم إلى الذيل ، وبالتالي اقتصرت على الكبيرة والقديمة إلى حد ما. قد يكون هذا أيضا سببا لأبطأ من شفاء عظام الثدييات بسبب انخفاض معدلات تكاثر الخلايا بشكل عام في مثل هذه القديمة. ومع ذلك ، قد يكون هذا مفيدا إذا احتاج المرء إلى حل الخطوات الدقيقة لشفاء العظام20. ميزة أخرى مهمة لهذه الطريقة هي الطبيعة التجارية للمواد الاستهلاكية الرئيسية المستخدمة في البروتوكول: لوحة التثبيت ، والبراغي ، ومنشار Gigly. نظرا للتوافق الأمثل لهذه الأجهزة ، يتم إنشاء عيوب عظمية ذات حجم ومسافة موثوقين من نهايات العظام. في البروتوكول الحالي ، يتم وصف تطبيق لوحة معدنية من التيتانيوم على عظام axolotl. بالنسبة للفئران ، تم تطوير ألواح بلاستيكية PEEK لتسهيل التصوير المقطعي المحوسب للعينات17. كما تم اختبار لوحات PEEK في axolotls مع نتائج مماثلة. ومع ذلك ، يمكن تطبيقها فقط في الكبيرة بسبب الحجم الأكبر قليلا لألواح التثبيت البلاستيكية مقارنة بالألواح المعدنية.

في هذه الدراسة ، استخدمنا عمرها 5-8 سنوات ولاحظنا فشل التثبيت في 23.5٪ من جميع العمليات الجراحية ، مع ارتفاع معدلات الفشل في الأصغر سنا. وبالتالي ، نوصي باستخدام الأكبر سنا بدرجة أعلى من تعظم العظام. وكان معدل الرسوب مستقلا عن نوع الجنس. وبالتالي ، فإن كلا الجنسين مؤهلان على قدم المساواة. لتخطيط حجم العينة ، يجب حساب ما يقرب من 20٪ من فقدان العينة بسبب النتيجة غير المواتية. يعتمد العدد الدقيق للحيوانات على التصميم التجريبي وعدد الظروف المراد تحليلها ؛ ومع ذلك ، يجب أن يكون الحد الأدنى الموصى به لعدد لكل مجموعة 5 + 20٪ = 6.

بشكل عام ، تعطي هذه الطريقة تحسنا كبيرا مقارنة بالعمليات الجراحية غير المثبتة أو المثبتة على العظام المجاورة المستخدمة سابقا. علاوة على ذلك ، باستخدام هذه الطريقة ، من الممكن دراسة قنافذ البحر الكبيرة التي لها عظام مماثلة في الحجم والنضج لتلك المستخدمة في دراسات الفئران. هذا مهم لأن microCT ممكن فقط في قنافذ البحر الكبيرة بسبب درجة التعظم.

تعد هذه الطريقة تقدما مهما في هذا المجال لأنها تسمح بإجراء مقارنة مباشرة بين تجديد أطراف إبسولوتل وشفاء الكسور ، مع التحكم في حجم الفجوة ومحاذاة العظام المناسبة (في 76.5٪ من العمليات الجراحية التي تم إجراؤها). علاوة على ذلك ، مع لوحات التثبيت البلاستيكية PEEK ، يمكن استخدام التصوير المقطعي المحوسب والأشعة السينية لتقييم عملية شفاء العظام. أخيرا ، يمكن تكييف الجراحة الموصوفة هنا مع البرمائيات المائية الأخرى ، مثل النوتات والضفادع ، مما يسهل الدراسات عبر الأنواع لشفاء كسور العظام.

الإفصاحات

يعلن المؤلفون عدم وجود مصالح متنافسة.

شكر وتقدير

يود المؤلفون أن يشكروا سابين ستامب على الدعم الفني الممتاز وليديا غروسر على المساعدة في العمليات الجراحية. تم تمويل هذا البحث من قبل صندوق العلوم النمساوي [زمالة Hertha Firnberg رقم T-1219] ، ERC [منحة متقدمة ، 742046 RegGeneMems] ، DFG [CRC 1444].

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
0.66 مم منشار سلكي Gigly RISystemRIS.590.120
7.0 خياطة Optilene براونC3090538
بنزوكائين يخفف Sigma-AldrichE1501إلى 0.03٪  قبل استخدام
بوتورفانول (بوتوميدور 10 ملغ/مل)ريختر فارماAG-مخففإلى 0.5 ملغ/لتر  قبل استخدام
مثقاب 0.30 ممRISystemRIS.590.200
Dumont #5 ملقط -أدوات العلوم الدقيقة/ Inox 11251-20
مثقاب يدويRISystemRIS.390.130من الأفضل أن يكون لديك ما لا يقل عن 3 قطع
محلل بيانات Micro CTBruker ، Billerica ، MA ، الولايات المتحدة الأمريكيةSkyScan NRecon برنامج
Micro CT عينة الماسحالضوئي Bruker ، Billerica ، MA ، الولايات المتحدةالأمريكية SkyScan 1172   ؛
ملقط Moria MC31b Iris - ناعم ، منحني ، 10 سمأدوات العلوم الدقيقة11373-12FST2 قطعة
MouseFix Drill - & دليل المنشار 1.75 مم ، صلبRISystemRIS.301.102
لوحة الماوس 4 ثقب ، برغيRISystemRIS.401.110
صلب ، L = 2.00 ممRISystemRIS.401.100تحتاج إلى 4 لكل عظم
ملقط نمط ضيقVWRFSCI11002-12
البنسلين / الستربتومايسينجيبكو15140-122
ملقط دائريأدوات العلوم الدقيقة11103-09
مشرط # 15ب براون ، ثيرمو فيشر ساينتيك5518032
مفتاح ربط مربع 0.50 ممRISystemRIS.590.111
شمع عظم معقم ، 2.5 جرامإيثيكون ، جونسون آند أمبير جونسونW810
مقص للطلاب - أدوات العلوم الدقيقة مستقيمة / 11.5 سم91460-11
القياسية

المراجع

  1. Amamoto, R., et al. Adult axolotls can regenerate original neuronal diversity in response to brain injury. Elife. 5, 13998(2016).
  2. Butler, E. G., Ward, M. B. Reconstitution of the spinal cord following ablation in urodele larvae. J Exp Zool. 160 (1), 47-65 (1965).
  3. Echeverri, K., Tanaka, E. M. Ectoderm to mesoderm lineage switching during axolotl tail regeneration. Science. 298 (5600), 1993-1996 (2002).
  4. Vargas-Gonzalez, A., Prado-Zayago, E., Leon-Olea, M., Guarner-Lans, V., Cano-Martinez, A. Myocardial regeneration in Ambystoma mexicanum after surgical injury. Arch Cardiol Mex. 75 (3), S321-S329 (2005).
  5. Vieira, W. A., Wells, K. M., McCusker, C. D. Advancements to the axolotl model for regeneration and aging. Gerontology. 66 (3), 212-222 (2020).
  6. Song, F., Li, B., Stocum, D. L. Amphibians as research models for regenerative medicine. Organogenesis. 6 (3), 141-150 (2010).
  7. McCusker, C., Bryant, S. V., Gardiner, D. M. The axolotl limb blastema: Cellular and molecular mechanisms driving blastema formation and limb regeneration in tetrapods. Regeneration (Oxf). 2 (2), 54-71 (2015).
  8. Einhorn, T. A., Gerstenfeld, L. C. Fracture healing: Mechanisms and interventions). Nat Rev Rheumatol. 11 (1), 45-54 (2015).
  9. Polikarpova, A., et al. The specialist in regeneration-the Axolotl-a suitable model to study bone healing. NPJ Regen Med. 7 (1), 35(2022).
  10. Chen, X., et al. The axolotl fibula as a model for the induction of regeneration across large segment defects in long bones of the extremities. PLoS One. 10 (6), e0130819(2015).
  11. Cosden-Decker, R. S., Bickett, M. M., Lattermann, C., MacLeod, J. N. Structural and functional analysis of intra-articular interzone tissue in axolotl salamanders. Osteoarthritis Cartilage. 20 (11), 1347-1356 (2012).
  12. Williams, J. N., Li, Y., Valiya Kambrath, A., Sankar, U. The generation of closed femoral fractures in mice: A model to study bone healing. J Vis Exp. (138), e58122(2018).
  13. Cheung, K. M., et al. An externally fixed femoral fracture model for mice. J Orthop Res. 21 (4), 685-690 (2003).
  14. Jiang, S., Knapstein, P., Donat, A., Tsitsilonis, S., Keller, J. An optimized protocol for a standardized, femoral osteotomy model to study fracture healing in mice. STAR Protoc. 2 (3), 100798(2021).
  15. Matthys, R., Perren, S. M. Internal fixator for use in the mouse. Injury. 40, Suppl 4 S103-S109 (2009).
  16. Manassero, M., et al. Establishment of a segmental femoral critical-size defect model in mice stabilized by plate osteosynthesis. J Vis Exp. (116), e52940(2016).
  17. Gunderson, Z. J., Campbell, Z. R., McKinley, T. O., Natoli, R. M., Kacena, M. A. A comprehensive review of mouse diaphyseal femur fracture models. Injury. 51 (7), 1439-1447 (2020).
  18. Riquelme-Guzman, C., et al. Postembryonic development and aging of the appendicular skeleton in Ambystoma mexicanum. Dev Dyn. 251 (6), 1015-1034 (2022).
  19. Gentz, E. J., et al. Medicine and surgery of amphibians. ILAR J. 48 (3), 255-259 (2007).
  20. Lang, A., et al. Collagen I-based scaffolds negatively impact fracture healing in a mouse-osteotomy-model although used routinely in research and clinical application. Acta Biomater. 86, 171-184 (2019).

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

تجدد السلمندر المكسيكيالتئام العظامالتثبيت الداخليالتعظم الغضروفيتحليل التصوير المقطعي المحوسب الدقيقتجدد الأطرافعدم التئام العظام
تثبيت قطع عظم الفخذ مع تثبيت الصفائح في Ambystoma mexicanum
تواصل معنا
أوصِ به للمكتبة

الخصوصية

شروط الاستخدام

السياسات

حقوق الطبع والنشر © 2026 MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.